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1、三、电磁环境及电磁污染三、电磁环境及电磁污染途径途径-11-11EMC theory and application一、静电危害的机理一、静电危害的机理1、静电的形成、静电的形成EMC theory and application接触分离接触分离感应起电感应起电热电起电、压电起电、喷射起电热电起电、压电起电、喷射起电摩擦起电实质上是接触分离起电摩擦起电实质上是接触分离起电常见材料的摩擦起电序列：人体、玻璃、常见材料的摩擦起电序列：人体、玻璃、云母、聚酰胺、毛织品、毛皮、丝绸、铝、云母、聚酰胺、毛织品、毛皮、丝绸、铝、纸、棉花、钢铁、木头、硬橡胶、聚酯薄纸、棉花、钢铁、木头、硬橡胶、聚酯薄膜、聚
2、乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯膜、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯（PVC）EMC theory and application2、静电的放电与人体放电模型、静电的放电与人体放电模型C C人体人体 = = 人体和大地之间的电容人体和大地之间的电容R R人体人体 = = 人体的电阻人体的电阻L L人体人体 = = 人体的电感人体的电感C C臂臂 = = 人手臂与大地之间的电容人手臂与大地之间的电容C C臂键臂键 = = 人手臂与键盘之间的电容人手臂与键盘之间的电容R R臂臂 = = 人手臂放电路径的电阻人手臂放电路径的电阻L L臂臂 = = 人手臂放电路径的电感人手臂放电路径的电感C C指指 = = 人
3、手、手指与键盘之间的电容人手、手指与键盘之间的电容C C键盘键盘 = = 键盘与大地之间的电容键盘与大地之间的电容R R键盘键盘 = = 键盘到大地路径的电阻键盘到大地路径的电阻L L键盘键盘 = = 键盘到大地路径的电感键盘到大地路径的电感EMC theory and applicationTr Tr （上升时间）（上升时间） = 200ps = 200ps至至100ns100nsTSTS（尖峰宽度）（尖峰宽度） = 0.5ns = 0.5ns 至至1010 s sTt Tt （持续长度）（持续长度） = 100ns = 100ns 至至2ms2ms EMC theory and appli
4、cation人体人体金属模型的仿真金属模型的仿真模拟带电人体通过手持的小金属件，如螺丝刀、钥匙等，对其模拟带电人体通过手持的小金属件，如螺丝刀、钥匙等，对其它物体产生放电时的情形它物体产生放电时的情形EMC theory and applicationEMC theory and application人体人体老虎车模型的仿真老虎车模型的仿真模拟作业人员手持手推车等金属搬运工具作业时的静电放电过模拟作业人员手持手推车等金属搬运工具作业时的静电放电过程程EMC theory and applicationEMC theory and application3、静电的危害、静电的危害p电压超过元件
5、介质的击穿强度，导致元件损坏；电压超过元件介质的击穿强度，导致元件损坏；p静电放电的能量使节点的温度超过半导体硅的熔点；静电放电的能量使节点的温度超过半导体硅的熔点；p受到潜在损坏。受到潜在损坏。EMC theory and application二、雷电二、雷电p电量大（电量大（2525100C100C）发热强（）发热强（5005002000J2000J）p产生强大的冲击性机械力（产生强大的冲击性机械力（500050006000N6000N）p传输远传输远EMC theory and applicationp静电感应雷；静电感应雷；p电磁感应雷。电磁感应雷。EMC theory and ap
6、plicationp电源浪涌电源浪涌p信号系统浪涌信号系统浪涌EMC theory and application3、常见的防雷产品、常见的防雷产品接闪器接闪器低压电源避雷器低压电源避雷器EMC theory and application通信线路避雷器：既要满足防雷技术要求，还要保证传输指标通信线路避雷器：既要满足防雷技术要求，还要保证传输指标要求要求电容小、残压低、通流大、响应快电容小、残压低、通流大、响应快参数放电管MOVTVS电容很小大较小残压高中低通流容量大大小响应速度慢快很快EMC theory and application接地装置接地装置EMC theory and appli
7、cation三、自然辐射三、自然辐射1、宇宙噪声：太阳辐射和银河系无线电辐射、宇宙噪声：太阳辐射和银河系无线电辐射银河系无线电辐射：银河系无线电辐射：150200MHz太阳的热辐射：十几太阳的热辐射：十几MHz 30GHz太阳飞出的带电粒子引起地球磁场的变化太阳飞出的带电粒子引起地球磁场的变化2、大气中的电流电场、闪电和雷暴的电场、大气中的电流电场、闪电和雷暴的电场3、地磁场、地磁场4、电子噪声、电子噪声EMC theory and application人工电磁干扰人工电磁干扰一、辐射干扰源：以电磁波形式传播的干扰一、辐射干扰源：以电磁波形式传播的干扰条件：条件：1.有辐射源有辐射源 2.能
8、辐射出去能辐射出去结构式开放式的；结构式开放式的；几何尺寸和电磁波的波长几何尺寸和电磁波的波长必须同一量级；必须同一量级；即有天线效应即有天线效应最常接触的从最常接触的从30MHz-30000MHz (10m-0.01m)近区近区远区远区EMC theory and application1、发送设备：通过发送天线，通过编制屏蔽层和通风管、发送设备：通过发送天线，通过编制屏蔽层和通风管道，通过连接电缆向外辐射道，通过连接电缆向外辐射频率频率波长波长频段名称频段名称用途用途30030GHz110mm极高频极高频雷达，空间通信雷达，空间通信303GHz10100mm超高频超高频雷达，空间通信雷达，
9、空间通信3GHz300MHz 100mm1m特高频特高频 视距无限通信与广播视距无限通信与广播30030MHz110m甚高频甚高频视距无限通信与广播视距无限通信与广播303MHz10100m高频高频短波通信，广播短波通信，广播3MHz300kHz10m1km中频中频无线通信与广播无线通信与广播30030kHz110km低频低频无线电导航无线电导航303kHz10100km甚低频甚低频无线电导航无线电导航3kHz300Hz1001000km极低频极低频海底通信海底通信30030Hz100010000km工频工频输电输电EMC theory and application2、本地振荡器：在多数设备
10、中，主要的发射源是、本地振荡器：在多数设备中，主要的发射源是PCB上上的电路（时钟、视频和数据驱动器，其他振荡器）中流动的电路（时钟、视频和数据驱动器，其他振荡器）中流动的电流，可用载有骚扰电流的小环天线模型描述。的电流，可用载有骚扰电流的小环天线模型描述。p计算机内包含几个晶振；计算机内包含几个晶振；p时钟频率时钟频率(4.77MHz3GHz)又分成许多其它频率时钟；又分成许多其它频率时钟；p像素数据的速率相当高，处于高频区域像素数据的速率相当高，处于高频区域EMC theory and application3、设备功能非线性产生的辐射：电路中器件工作在非、设备功能非线性产生的辐射：电路中
11、器件工作在非线性状态时所产生的干扰线性状态时所产生的干扰不希望的谐波分量和互调不希望的谐波分量和互调产物产物4、核电磁脉冲辐射、核电磁脉冲辐射:p脉冲上升时间较短（脉冲上升时间较短（10ns）p频谱极宽（超长波到微波波段的低端）频谱极宽（超长波到微波波段的低端）p场强极强（电场强度：场强极强（电场强度：10V/m；磁场强度：；磁场强度：100A/m）p能量极大（能量极大（4X109J）p若电子设备或系统天线直接接收核电磁脉冲，轻则干若电子设备或系统天线直接接收核电磁脉冲，轻则干扰有用信号，重则因焦耳热使电子系统受到损坏扰有用信号，重则因焦耳热使电子系统受到损坏p使大气发生异常电离，造成电波传输
12、的衰减、折射和使大气发生异常电离，造成电波传输的衰减、折射和反射反射p传播距离远，干扰、损伤和破坏区域广传播距离远，干扰、损伤和破坏区域广EMC theory and application5、电弧辐射：当开关、继电器触点开启和闭合时，触、电弧辐射：当开关、继电器触点开启和闭合时，触点间会产生电弧点间会产生电弧p触点上电压变化大于触点上电压变化大于1V/sp电压电压超超过负电过负电触点的触点的额额定定值值Varcp负载电负载电流超流超过过任一触点的任一触点的额额定定电电流流Iarcp电电弧弧产产生生时时，电电路常常会自激振路常常会自激振荡荡p电缆电缆中会串入大量的中会串入大量的电电弧弧辐辐射能
13、量射能量p静静电电放放电电一般表一般表现为现为高高电压电压小小电电流，流，电电弧一般表弧一般表现现为为低低电压电压大大电电流流EMC theory and application二、传导干扰源二、传导干扰源1、信息传导干扰源：带有信息的无用信号对电子设备产生、信息传导干扰源：带有信息的无用信号对电子设备产生的干扰的干扰p发射能量泄漏到接收机回路电流产生的级间耦合：雷达发发射能量泄漏到接收机回路电流产生的级间耦合：雷达发射机、地线回路射机、地线回路p固定频率连续波产生干扰及由于脉冲波形的电流、电压上固定频率连续波产生干扰及由于脉冲波形的电流、电压上升前沿陡峭，含有丰富的高次谐波引起感应：周期性信
14、号发升前沿陡峭，含有丰富的高次谐波引起感应：周期性信号发生器、多谐振器、计算机时钟、固定快速继电器生器、多谐振器、计算机时钟、固定快速继电器p交流声进入系统以后，开始时电压很低还不能形成干扰，交流声进入系统以后，开始时电压很低还不能形成干扰，而经过系统后被逐级放大而形成干扰：脉冲发生器重复频率而经过系统后被逐级放大而形成干扰：脉冲发生器重复频率交流声、时钟序列重复交流声、时钟重复频率交流声、扫描交流声、时钟序列重复交流声、时钟重复频率交流声、扫描电路频率交流声电路频率交流声EMC theory and application2、电磁噪声传导干扰源：不带任何信息的电磁噪声对电、电磁噪声传导干扰源
15、：不带任何信息的电磁噪声对电子设备的干扰子设备的干扰p电源接线端上会产生传导干扰电压：真空吸尘器、旋转电源接线端上会产生传导干扰电压：真空吸尘器、旋转电机电机p电流的突然改变：换向器（整流器）、断路器凸轮触点、电流的突然改变：换向器（整流器）、断路器凸轮触点、转换开关、电源开关电路转换开关、电源开关电路p电击穿瞬间会产生射频噪声：荧光灯、高压汞灯电击穿瞬间会产生射频噪声：荧光灯、高压汞灯p因有电动机、整流器、继电器、啮合电；啮合电磁铁、因有电动机、整流器、继电器、啮合电；啮合电磁铁、步进开关、荧光灯、高压汞灯等产生干扰引入电源线：步进开关、荧光灯、高压汞灯等产生干扰引入电源线：数字设备数字设备
16、p输出端有交流声干扰：直流电源输出端输出端有交流声干扰：直流电源输出端p因为使用交流发电机、电磁线圈及点火系统产生传导干因为使用交流发电机、电磁线圈及点火系统产生传导干扰：机动车干扰扰：机动车干扰p脉冲式电流产生传导干扰：静态功率设备脉冲式电流产生传导干扰：静态功率设备EMC theory and application3、传导干扰源的频谱、传导干扰源的频谱传导干扰源传导干扰源频谱频谱传导干扰源传导干扰源频谱频谱真空吸尘器真空吸尘器断路器凸轮触点断路器凸轮触点转换开关转换开关电源开关电路电源开关电路指令程序装置电源线指令程序装置电源线指令程序装置信号线指令程序装置信号线荧光灯荧光灯高压汞灯高压
17、汞灯0.11MHz1020MHz0.125MHz0,525MHz1.025MHz0.125MHz0.13MHz0.11.0MHz计算机逻辑组件计算机逻辑组件镇定接触器线圈脉冲镇定接触器线圈脉冲镇定接触器通断周期镇定接触器通断周期多路通信设备多路通信设备功率控制器功率控制器功率转换控制器恒定噪声功率转换控制器恒定噪声功率转换控制器瞬态功率转换控制器瞬态功率转换控制器磁铁电枢功率转换控制器磁铁电枢50kHz200MHz125MHz50kHz25MHz1100MHz215kHz1025MHz50kHz25MHz24MHzEMC theory and application日常生活中使用的频率日常生活
18、中使用的频率EMC theory and application电力线上测得的干扰时域波形电力线上测得的干扰时域波形EMC theory and application叠加产生的干扰后的频谱叠加产生的干扰后的频谱EMC theory and application三、电磁干扰三要素三、电磁干扰三要素EMC theory and application1、敏感设备的敏感度度量、敏感设备的敏感度度量敏感度主要取决于电子设备的灵敏度和频带宽度，一敏感度主要取决于电子设备的灵敏度和频带宽度，一般认为灵敏度与敏感度成反比，频带宽度与敏感度成般认为灵敏度与敏感度成反比，频带宽度与敏感度成正比正比模拟电路系
19、统敏感度分析模拟电路系统敏感度分析数字电路系统敏感度分析数字电路系统敏感度分析EMC theory and application230dB极敏感类极敏感类敏感度一般分为敏感度一般分为7类类EMC theory and application2、传播干扰能量的途径、传播干扰能量的途径直接耦合方式直接耦合方式漏电耦合方式漏电耦合方式EMC theory and application公共阻抗耦合方式公共阻抗耦合方式EMC theory and application电容耦合方式电容耦合方式EMC theory and application传输线型传输线型单位长度的电容单位长度的电容平行直导线平行直导线地面上方平行地面上方平行直导线直导线同轴电缆同轴电缆传输线型传输线型单位长度的电容单位长度的电容平行直导线平行直导线地面上方平行地面上方平行直导线直导线同轴电缆同轴电缆EMC theory and application电磁感应耦合方式电磁感应耦合方式EMC theory and application辐射耦合方式辐射耦合方式
